(57)【要約】  小型化を図りコストを抑えつつも、異なる３種類の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供するために、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに接近させるように移動させると、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の０次回折光の光路は変わらないのに対し、第１光束の１次回折光は、受光部１２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに対して相対的に移動させることで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができる。
2011021474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長λ１の第１光束を出射する第１発光部と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２発光部と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３発光部とを備えた光源と、対物光学系と、光検出器とを有し、前記第１発光部からの光束を、前記対物光学系により第１光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２発光部からの光束を、前記対物光学系により第２光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３発光部からの光束を、前記対物光学系により第３光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記光源は、前記第２発光部と前記第３発光部が同一のチップ上に形成され、前記第１発光部が、前記第２発光部及び前記第３発光部とは異なるチップ上に形成されており、
前記光検出器は、前記第１光束を受光する第１受光部と、前記第２光束を受光する第２受光部と、前記第３光束を受光する第３受光部とを有し、
前記光源と前記光検出器との間の光路内に、前記第１光束と前記第２光束と前記第３光束が共通して通過する回折素子が移動可能に配置されており、
前記回折素子は回折構造を有し、前記回折構造に前記第１光束が入射したときに発生するｍ次回折光が前記第１受光部に受光されるようになっており、また前記第２光束が入射したときに発生するｎ次回折光が前記第２受光部に受光されるようになっており、更に前記第３光束が入射したときに発生するｎ次回折光が前記第３受光部に受光されるようになっている（但し、ｍ、ｎは任意の整数であってｍ≠ｎ）ことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項２】
前記回折素子は、少なくとも前記光ピックアップ装置の光軸方向に移動可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光ピックアップ装置。
【請求項３】
以下の式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光ピックアップ装置。
３９５（ｎｍ）≦λ１≦４１５（ｎｍ）      （１）
６３０（ｎｍ）≦λ２≦７００（ｎｍ）      （２）
７５０（ｎｍ）≦λ３≦８５０（ｎｍ）      （３）
【請求項４】
前記回折素子による前記第１光束の回折光のうちｍ次回折光が最大の回折効率を有し、前記第２光束および前記第３光束の回折光のうちｎ次回折光が最大の回折効率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項５】
ｎ＝０であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項６】
前記回折素子が、前記光源から前記対物光学系までの光路中に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項７】
前記光ディスクからの反射光と前記光源から出射した光束とを分離するための光束分離素子を有し、前記回折素子が、前記光束分離素子と前記光検出器との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項８】
前記対物光学系は、単一の対物レンズで構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項９】
前記対物光学系は、前記第１光束を前記第１光ディスクに集光する第１対物レンズと、前記第２光束を前記第２光ディスクに集光し、前記第３光束を前記第３光ディスクに集光する第２対物レンズとを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１０】
前記対物光学系は、前記第１光束を前記第１光ディスクに集光し、前記第２光束を前記第２光ディスクに集光する第１対物レンズと、前記第３光束を前記第３光ディスクに集光する第２対物レンズとを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記第１受光部と、前記第２受光部と、前記第３受光部は、前記光ピックアップ装置の光軸に対し交差する方向に位置を異ならせて配置されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記第１光束を、前記第２受光部又は前記第３受光部に受光させることにより、前記第１受光部として兼用させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
前記第１受光部、前記第２受光部及び前記第３受光部が共通の受光部であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる種類の光ディスクに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行える光ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、波長４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザを用いて、情報の記録及び／又は再生（以下、「記録及び／又は再生」を「記録／再生」と記載する）を行える高密度光ディスクシステムの研究・開発が急速に進んでいる。一例として、ＮＡ０．８５、光源波長４０５ｎｍの仕様で情報記録／再生を行う光ディスク、いわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤという）では、ＤＶＤ（ＮＡ０．６、光源波長６５０ｎｍ、記憶容量４．７ＧＢ）と同じ大きさである直径１２ｃｍの光ディスクに対して、１層あたり２５ＧＢの情報の記録が可能である。【０００３】
ところで、かかるタイプの高密度光ディスクに対して適切に情報の記録／再生ができると言うだけでは、光ディスクプレーヤ／レコーダ（光情報記録再生装置）の製品としての価値は十分なものとはいえない。現在において、多種多様な情報を記録したＤＶＤやＣＤ（コンパクトディスク）が販売されている現実をふまえると、高密度光ディスクに対して情報の記録／再生ができるだけでは足らず、例えばユーザが所有しているＤＶＤやＣＤに対しても同様に適切に情報の記録／再生ができるようにすることが、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダとしての商品価値を高めることに通じるのである。このような背景から、高密度光ディスク用の光ディスクプレーヤ／レコーダに搭載される光ピックアップ装置は、高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できる性能を有することが望まれる。【０００４】
高密度光ディスクとＤＶＤ、更にはＣＤとの何れに対しても互換性を維持しながら適切に情報を記録／再生できるようにする方法として、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを情報を記録／再生する光ディスクの記録密度に応じて選択的に切り替える方法が考えられるが、複数の光学系が必要となるので、小型化に不利であり、またコストが増大する。【０００５】
従って、光ピックアップ装置の構成を簡素化し、低コスト化を図るためには、互換性を有する光ピックアップ装置においても、高密度光ディスク用の光学系とＤＶＤやＣＤ用の光学系とを共通化して、光ピックアップ装置を構成する光学部品点数を極力減らすのが好ましい。そして、光ディスクに対向して配置される対物光学素子をなるべく共通化することが光ピックアップ装置の構成の小型化・低コスト化に最も有利となる。【０００６】
特許文献１、２には、小型化・低コスト化を図るため、互いに異なる３つの波長の光束を出射できる半導体レーザを１パッケージに収容した光源及び共通の光検出器を用いて、高密度光ディスクと従来のＤＶＤ及びＣＤに対して互換可能に情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３２７４０３号公報
【特許文献２】特開２００６−９９９４１号公報
【特許文献３】特開２００６−２６９９８７号公報
【特許文献４】特開２００４−３１９９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、３つの半導体レーザを１パッケージに収めた光源の場合、各発光部が光軸直交方向にずれるため、単一の光検出器を用いてスポット検出を行う場合、発光部のズレ量に応じて各光束をシフトさせる必要がある。特許文献１，２においては、回折構造を用いて光束をシフトさせているが、発光点の間隔を既定値に精度良く合わせることが前提となっている。【０００９】
一方、特許文献３には、３つの半導体レーザを１パッケージに収めた光源が開示されている。特許文献３によれば、４０５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる青紫色半導体レーザは、ＧａＮ基板に形成されるが、６５５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる赤色半導体レーザと、７８５ｎｍ前後の光束を出射するいわゆる赤外半導体レーザとは、ＧａＡｓ基板に形成されている。ここで、同一基板上に異なる半導体レーザを形成する場合（モノリシック構造という）、比較的容易に発光点間隔を精度良く維持することができる。ところが、別基板にそれぞれ半導体レーザを形成すると、同一パッケージに組み付ける際に、互いの発光点の間隔がばらつくことは避けられない（特許文献４の段落［００１０］、［００１１］、［００１２］参照）。しかるに、発光点の間隔が許容誤差を超えると、光検出器の受光面に光束が適切に集光されない恐れがある。これに対し、許容誤差範囲内に発光点の間隔を抑えると、歩留まりが悪化し、コストが増大するという問題がある。【００１０】
本発明は、上述の問題を考慮したものであり、小型化を図りコストを抑えつつも、異なる３種類の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に記載の光ピックアップ装置は、波長λ１の第１光束を出射する第１発光部と、波長λ２（λ１＜λ２）の第２光束を出射する第２発光部と、波長λ３（λ２＜λ３）の第３光束を出射する第３発光部とを備えた光源と、対物光学系と、光検出器とを有し、前記第１発光部からの光束を、前記対物光学系により第１光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第１光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第２発光部からの光束を、前記対物光学系により第２光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第２光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行い、前記第３発光部からの光束を、前記対物光学系により第３光ディスクの情報記録面上に集光させることでスポットを形成し、その反射光を受光した前記光検出器からの信号に基づいて、前記第３光ディスクに対して情報の記録及び／又は再生を行う光ピックアップ装置において、
前記光源は、前記第２発光部と前記第３発光部が同一のチップ上に形成され、前記第１発光部が、前記第２発光部及び前記第３発光部とは異なるチップ上に形成されており、
前記光検出器は、前記第１光束を受光する第１受光部と、前記第２光束を受光する第２受光部と、前記第３光束を受光する第３受光部とを有し、
前記光源と前記光検出器との間の光路内に、前記第１光束と前記第２光束と前記第３光束が共通して通過する回折素子が移動可能に配置されており、
前記回折素子は回折構造を有し、前記回折構造に前記第１光束が入射したときに発生するｍ次回折光が前記第１受光部に受光されるようになっており、また前記第２光束が入射したときに発生するｎ次回折光が前記第２受光部に受光されるようになっており、更に前記第３光束が入射したときに発生するｎ次回折光が前記第３受光部に受光されるようになっている（但し、ｍ、ｎは任意の整数であってｍ≠ｎ）ことを特徴とする。【００１２】
本発明の原理を説明する。ピッチｄの回折構造に波長λの光が入射すると入射光軸に対してθ方向（θ＝回折角）への回折光が発生するが、これらの関係はｓｉｎθ＝ｋλ／ｄで与えられる。ここでｋは整数で回折次数を意味する。波長λ２の光束と波長λ３の光束については、光検出器に導かれる回折光が同一次数（ｎ次）であるため回折角の差が小さく出射方向が近くなる。これに対し、ｍ次光の波長λ１の光束は次数が異なるため、波長λ２の光束と波長λ３の光束の回折方向とは大きく異なる。このため、回折素子を入射光軸方向に移動した場合に発生する回折光の光軸シフト量は、波長λ２の光束を基準にして考えれば、波長λ３の光束の方が波長λ１の光束より十分小さいといえる。従って波長λ１、λ２、λ３の光束、それぞれの受光位置が定められた光検出器の受光部に対して、発光位置のバラツキの大きい第１発光部からの波長λ１の光束の受光部上での位置調整を、回折素子を光軸方向に移動することによって調整することができる。この波長λ１の回折光の光軸をシフトしても、光検出器上において波長λ１の光束と波長λ２の光束の集光スポット間隔変化に較べ、波長λ２の光束と波長λ３の光束の集光スポット間隔変化は小さなものですみ、波長λ２の光束と波長λ３の光束それぞれを、波長λ２の光束と波長λ３の光束用の第２，第３受光部に大きな位置ずれを伴わず導くことができる。【００１３】
本発明によれば、前記回折素子は回折構造を有し、前記回折構造に前記第１光束が入射したときに発生するｍ次回折光（発生する回折光のうち最大の光量を有すると望ましい）が前記第１受光部に受光されるようになっており、また前記第２光束が入射したときに発生するｎ次回折光（発生する回折光のうち最大の光量を有すると望ましい）が前記第２受光部に受光されるようになっており、更に前記第３光束が入射したときに発生するｎ次回折光（発生する回折光のうち最大の光量を有すると望ましい）が前記第３受光部に受光されるようになっている（但し、ｍ、ｎは任意の整数であってｍ≠ｎ）ので、例えば、前記第１発光部と、前記第２発光部及び前記第３発光部との間の間隔に誤差が生じた場合でも、前記回折素子を移動させることによって、前記第１光束のｍ次回折光を前記光検出器に集光させることができると共に、前記第２光束のｎ次回折光及び前記第３光束のｎ次ぎ回折光を前記光検出器に集光させることができる。尚、前記第２発光部及び前記第３発光部とは同一チップに形成され、前記第１発光部はそれとは別なチップに形成されている。【００１４】
請求項２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１に記載の発明において、前記回折素子は、少なくとも前記光ピックアップ装置の光軸方向に移動可能に配置されていることを特徴とする。【００１５】
例えば、前記回折素子を光ピックアップ装置に固定した場合でも、前記光検出器を光ピックアップ装置の光軸方向に移動させることで、前記光検出器上における前記第１光束のスポット位置と、前記第２光束及び前記第３光束のスポット位置との間隔を調整することは可能である。かかる場合、たとえ前記第２光束と前記第３光束の０次回折光を用いた（ｎ＝０）としても、両光束の受光部への光軸は若干非平行であるため、前記光検出器を光ピックアップ装置の光軸方向に移動させたとき、前記第２光束のスポット位置と前記第３光束のスポット位置との間隔が若干変化するが、この間隔ずれは（ｎ≠０で或る場合に比べ）わずかな量であるから、前記第１光束のスポット位置と前記第２光束のスポット位置との間隔調整に当たって問題となる恐れが少ない。しかし、光検出器は信号取り出し用の配線等を有するので、このような配線を有しない回折素子を移動させた方が光束のズレ調整は容易であるといえる。尚、「移動可能」とは、光ピックアップ装置の組み付け後に移動可能である場合の他、光ピックアップ装置の組み付け時に移動可能であって、調整後に接着等で光ピックアップ装置に固定される場合も含む。【００１６】
請求項３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、以下の式を満たすことを特徴とする。【００１７】
３９５（ｎｍ）≦λ１≦４１５（ｎｍ）      （１）
６３０（ｎｍ）≦λ２≦７００（ｎｍ）      （２）
７５０（ｎｍ）≦λ３≦８５０（ｎｍ）      （３）
請求項４に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記回折素子による前記第１光束の回折光のうちｍ次回折光が最大の回折効率を有し、前記第２光束および前記第３光束の回折光のうちｎ次回折光が最大の回折効率を有することを特徴とする。これにより前記光検出器に受光される光束の光量を十分に確保できる。【００１８】
請求項５に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、ｎ＝０であることを特徴とする。特にｎ＝０の場合は、波長λ２の光束および波長λ３の光束は回折素子によって回折が生じないことを意味する。したがって回折素子を入射光軸方向に移動させても波長λ２の光束および波長λ３の光束の光軸の方向に変化は発生せず、波長λ１の光束だけの光軸角度調整を独立的に行うことができる。この結果、精度よく配置された波長λ２の光束および波長λ３の光束の発光素子間隔はそのまま精度よく受光部で再現され、位置ばらつきの大きい第１発光部からの波長λ１の光束を正確に波長λ１の光束用の第１受光部に導くことができる。【００１９】
請求項６に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記回折素子が、前記光源から前記対物光学系までの光路中に配置されていることを特徴とする。【００２０】
請求項７に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の発明において、前記光ディスクからの反射光と前記光源から出射した光束とを分離するための光束分離素子を有し、前記回折素子が、前記光束分離素子と前記光検出器との間に配置されていることを特徴とする。【００２１】
請求項８に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学系は、単一の対物レンズで構成されていることを特徴とする。【００２２】
請求項９に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学系は、前記第１光束を前記第１光ディスクに集光する第１対物レンズと、前記第２光束を前記第２光ディスクに集光し、前記第３光束を前記第３光ディスクに集光する第２対物レンズとを有することを特徴とする。例えば前記回折構造の特性により、それを通過した前記第２光束又は前記第３光束のｎ次回折光の光量が低下する場合、前記第２対物レンズを前記第１対物レンズと異ならせ、前記第２光束及び前記第３光束の専用設計とすることで、前記第２光束又は前記第３光束の更なる光量低下を抑制できる。【００２３】
請求項１０に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜７のいずれかに記載の発明において、前記対物光学系は、前記第１光束を前記第１光ディスクに集光し、前記第２光束を前記第２光ディスクに集光する第１対物レンズと、前記第３光束を前記第３光ディスクに集光する第２対物レンズとを有することを特徴とする。例えば前記回折構造の特性により、それを通過した前記第３光束のｎ次回折光の光量が低下する場合、前記第２対物レンズを前記第１対物レンズと異ならせ、前記第３光束の専用設計とすることで、前記第２光束又は前記第３光束の更なる光量低下を抑制できる。【００２４】
請求項１１に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載の発明において、前記第１受光部と、前記第２受光部と、前記第３受光部は、前記光ピックアップ装置の光軸に対し交差する方向に位置を異ならせて配置されていることを特徴とする。これにより、各光束を各受光部毎に集光させることができる。【００２５】
請求項１２に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１光束を、前記第２受光部又は前記第３受光部に受光させることにより、前記第１受光部として兼用させることを特徴とする。これにより、光検出器をよりコンパクトなものとすることができる。【００２６】
請求項１３に記載の光ピックアップ装置は、請求項１〜１１のいずれかに記載の発明において、前記第１受光部、前記第２受光部及び前記第３受光部が共通の受光部であることを特徴とする。【００２７】
なお、本明細書でいう回折構造とは、段差を有し、回折によって光束を収束あるいは発散させる作用を持たせる構造の総称である。例えば、単位形状が複数並ぶことによって構成されており、それぞれの単位形状に光束が入射し、透過した光の波面が、隣り合う輪帯毎に略整数波長又は整数波長分だけズレを起こし、新たな波面を形成することによって光を集光させるような構造を含むものである。回折構造は、好ましくは段差を複数有し、段差は光軸垂直方向に周期的な間隔をもって配置されていてもよいし、光軸垂直方向に非周期的な間隔をもって配置されていてもよい。【００２８】
又、回折構造は、光軸に直交する面に沿って直線的に延在する溝を有すると好ましい。更に、回折構造は、様々な断面形状（光軸を含む面での断面形状）をとり得、光軸を含む断面形状がブレーズ型構造と階段型構造とに大別される。【００２９】
尚、回折構造は、ある単位形状が周期的に繰り返されている構造であることが好ましい。ここでいう「単位形状が周期的に繰り返されている」とは、同一の形状が同一の周期で繰り返されている形状は当然含む。さらに、周期の１単位となる単位形状が、規則性を持って、周期が徐々に長くなったり、徐々に短くなったりする形状も、「単位形状が周期的に繰り返されている」ものに含まれているとする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、小型化を図りコストを抑えつつも、異なる３種類の光ディスクに対して適切に情報の記録／再生を行える光ピックアップ装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印II方向に見た図である。
【図３】回折素子ＤＥの位置と、光検出器ＰＤにおける各光束の受光位置との関係を示す概略図である。
【図４】回折素子ＤＥを、光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。
【図５】回折素子ＤＥの変形例の位置と、光検出器ＰＤにおける各光束の受光位置との関係を示す概略図である。
【図６】回折素子ＤＥの変形例を、光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。
【図７】異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。
【図８】異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。
【図９】図８に示す光検出器ＰＤ’の受光面を矢印IX方向に見た図である。
【図１０】回折素子ＤＥ’の位置と、光検出器ＰＤ’における各光束の受光位置との関係を示す概略図である。
【図１１】回折素子ＤＥ’を、光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。
【図１２】第１受光部、第２受光部及び第３受光部を共通の受光部３２Ｒで兼用する場合の、回折素子ＤＥ’の位置と、光検出器ＰＤ’における各光束の受光位置との関係を示す概略図である。
【図１３】第１受光部、第２受光部及び第３受光部を共通の受光部３２Ｒで兼用する場合の、回折素子ＤＥ’を、別な位置として光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、本発明は、本実施の形態に限られるものではない。
【００３３】
図１は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ１の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ１は、光情報記録再生装置に搭載できる。図２は、図１に示す光検出器ＰＤの受光面を矢印II方向に見た図であり、集光スポットをハッチングで示している。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。
【００３４】
光ピックアップ装置ＰＵ１は、対物光学系としての単一の対物レンズＯＢＪ、λ／４波長板ＱＷＰ、コリメートレンズＣＯＬ、光束分離素子としての偏光ビームスプリッタＰＢＳ、ＢＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ１＝４０５ｎｍのレーザ光束（第１光束）を射出する第１半導体レーザＬＤ１（第１発光部）と、ＤＶＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ２＝６５５ｎｍのレーザ光束（第２光束）を射出する第２半導体レーザＬＤ２（第２発光部）と、ＣＤに対して情報の記録／再生を行う場合に発光され波長λ３＝７８５ｎｍのレーザ光束（第３光束）を射出する第３半導体レーザＬＤ３（第３発光部）と、１つのパッケージに収容した光源ユニットＬＤＰ、入射光束を３分割して出射するグレーティングＧＲＴ、センサレンズＳＮ、回折構造を有する回折素子ＤＥ、光検出器ＰＤ等を有する。尚、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３はＧａ系半導体基板の同一チップに形成され（モノリシック構成）、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なる窒化物系半導体基板のチップに形成されている（ハイブリッド構成）。このような光源の例が、特開２００４−３１９９１５号公報に開示されている。
【００３５】
このように、第１半導体レーザＬＤ１が形成されたチップと第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３が形成されたチップとが別体の場合には、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３との光軸直交方向の間隔が安定せず、その間隔にバラツキが生じ易い。
【００３６】
回折素子ＤＥは、第１光束が入射したときに最も光量が高い回折光として１次回折光を発生し、第２光束及び第３光束が入射したときに最も光量が高い回折光として０次回折光を発生する回折構造を表面に形成している。又、回折素子ＤＥは、不図示のガイドにより光軸方向に移動可能に保持されている。
【００３７】
図２に示されるように、光検出器ＰＤは、光軸に略直交する受光面側に、３行３列に並んだ受光部１１Ｒ〜３３Ｒを有する。受光部１１Ｒ〜１３ＲはＢＤからの反射光を受光する第１受光部であり、受光部２１Ｒ〜２３ＲはＤＶＤからの反射光を受光する第２受光部であり、受光部３１Ｒ〜３３ＲはＣＤからの反射光を受光する第３受光部である。受光部１２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ１ｅ、１ｃ、１ｆ、１ｄとする。又受光部１２Ｒの両側の受光部１１Ｒ、１３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ１ｈ、１ｇ、及び１ｂ、１ａとする。受光部２２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ２ｅ、２ｃ、２ｆ、２ｄとする。又受光部２２Ｒの両側の受光部２１Ｒ、２３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ２ｈ、２ｇ、及び２ｂ、２ａとする。更に受光部３２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ３ｅ、３ｃ、３ｆ、３ｄとする。又受光部３２Ｒの両側の受光部３１Ｒ、３３Ｒは、左右に２分割され、その受光量をそれぞれ３ｈ、３ｇ、及び３ｂ、３ａとする。
【００３８】
次に光ピックアップ装置ＰＵ１の動作について説明する。第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００３９】
ＢＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜１３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。なお、センサレンズＳＮは、凹レンズを光軸に対し傾斜させたものである。
【００４０】
より具体的には、ＢＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（１ｃ＋１ｆ）−（１ｅ＋１ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００４１】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（１ａ＋１ｇ＋１ｅ＋１ｆ）−（１ｂ＋１ｈ＋１ｃ＋１ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（１ａ＋１ｂ＋１ｃ＋１ｄ＋１ｅ＋１ｆ＋１ｇ＋１ｈ）で表される。
【００４２】
次に、第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００４３】
ＤＶＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４４】
より具体的には、ＤＶＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（２ｃ＋２ｆ）−（２ｅ＋２ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００４５】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（２ａ＋２ｇ＋２ｅ＋２ｆ）−（２ｂ＋２ｈ＋２ｃ＋２ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（２ａ＋２ｂ＋２ｃ＋２ｄ＋２ｅ＋２ｆ＋２ｇ＋２ｈ）で表される。
【００４６】
次に、第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００４７】
ＣＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００４８】
より具体的には、ＣＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（３ｃ＋３ｆ）−（３ｅ＋３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００４９】
一方、トラッキングサーボはＤＰＰ法を用いることとする。ＤＰＰ法において、ＴＥ信号は、（３ａ＋３ｇ＋３ｅ＋３ｆ）−（３ｂ＋３ｈ＋３ｃ＋３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（３ａ＋３ｂ＋３ｃ＋３ｄ＋３ｅ＋３ｆ＋３ｇ＋３ｈ）で表される。
【００５０】
ところで、上述したように第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３は同じチップに形成され、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なるチップに形成されているので、光源ユニットＬＤＰに組み付ける際に、第１半導体レーザＬＤ１と、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３との間隔にバラツキが生じる。一方、光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜３３Ｒは、相対位置をずらすことができない。従って、半導体レーザの間隔が許容誤差を超えると、各光束を受光部１１Ｒ〜３３Ｒに適切に受光させることができなくなる。そこで、本実施の形態では、以下のようにして、かかる問題を解決している。
【００５１】
図３は、回折素子ＤＥの位置と、光検出器ＰＤにおける各光束の受光位置との関係を示す概略図であるが、理解しやすいように各光束は線で示している。例えば、図３（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザと第２半導体レーザとの間隔が基準値より大きく、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の０次回折光が、それぞれ受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの上方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００５２】
かかる場合、図３（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに接近させるように移動させると、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の０次回折光の光路は変わらないのに対し、第１光束の１次回折光は、受光部１２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに対して相対的に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの下方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤから離間させるように移動させればよい。
【００５３】
より具体的に、光ピックアップ装置の調整方法について述べる。尚、以下の調整は、光ピックアップ装置を仮組みした状態で行うものとする。
【００５４】
（１）第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束によるサーボ調整
ａ）  通常の非点収差法を用いたＤＶＤ用光ピックアップ装置の調整と同様にして、調整用光ディスク（ＤＶＤ）に対する遠近の往復運動を対物レンズＯＢＪに与えながら、光ディスクの情報記録面において第２光束が結像したとき、メインビームが受光部２２Ｒの４分割の中心で円径スポットとなるよう（すなわち２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆの各出力信号が等しく、またこれらの和信号が最大となるよう）、光検出器ＰＤを光軸垂直面内で、センサレンズＳＮを光軸方向に変位させて位置調整を行う。
ｂ）  回転する光ディスクに対してフォーカスサーボを適用したあと、第２光束用のグレーティングＧＲＴを、ＴＥ信号が最大となるよう光軸を中心に回転調整を行う。ただしグレーティングＧＲＴは第１光束、第２光束、第３光束それぞれ個別調整できるものとする（不図示）。
ｃ）  トラッキングサーボを適用した状態でＲＦ信号が最大となるよう、光検出器ＰＤとセンサレンズＳＮの位置を微調整する（調整方向は上記ａ）と同じ）。
【００５５】
（２）第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束によるサーボ調整（第２光束の代わりに第１光束を用いる。）
ａ）  調整用光ディスク（ＢＤ）に対する遠近の往復運動を対物レンズＯＢＪに与えながら、光ディスクの情報記録面において第１光束が結像したとき、メインビームが受光部１２Ｒの４分割の中心で円径スポットとなるよう（すなわち１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの各出力信号が等しく、またこれらの和信号が最大となるよう）、回折素子ＤＥを光軸方向に変位させて位置調整を行う。
ｂ）  回転する光ディスクに対してフォーカスサーボを適用した後、第１光束用のグレーティングＧＲＴを、ＴＥ信号が最大となるよう光軸を中心に回転調整を行う。
ｃ）  トラッキングサーボを適用した状態でＲＦ信号が最大になるよう、回折素子ＤＥを光軸方向に微調整する。
【００５６】
（３）第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束によるサーボ調整（第１光束の代わりに第３光束を用いる。）
ａ）  回転する調整用光ディスク（ＣＤ）にフォーカスサーボを適用した後、第３光束用のグレーティングＧＲＴを、ＴＥ信号が最大となるよう光軸を中心に回転調整を行う。
【００５７】
調整方法は以上であるが、光源を切り換える際、対物レンズＯＢＪの設計によってはコリメートレンズＣＯＬを所定の位置になるよう光軸方向に移動させる必要がある場合があるが、この技術は公知であるため、ここでは説明を省略した。
【００５８】
図４は、回折素子ＤＥを、別な位置として光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。本例においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳとしてキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いている。また、図１に示す光ピックアップ装置の、グレーティングＧＲＴ及び光源ユニットＬＤＰと、センサレンズＳＮ、回折素子ＤＥ及び光検出器ＰＤと、の配置を入れ替えてある。また、一部の素子を省略しており、理解しやすいように各光束は線で示している。
【００５９】
図４（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２との間隔が基準値より大きいため、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の０次回折光が、それぞれ偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、対物レンズＯＢＪにより光ディスク（ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ）に集光され、その反射光が対物レンズＯＢＪを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、光検出器ＰＤの受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの上方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００６０】
かかる場合、図４（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥを対物レンズＯＢＪから離間させるように移動させると、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の０次回折光の光路は変わらないのに対し、第１光束の１次回折光は、受光部１２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥを対物レンズＯＢＪに対して相対的に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの下方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥを対物レンズＯＢＪに接近させるように移動させればよい。
【００６１】
次に、回折素子ＤＥの変形例として、第１光束が入射したときに最も光量が高い回折光として１次回折光を発生し、第２光束及び第３光束が入射したときに最も光量が高い回折光として−１次回折光を発生する回折構造を表面に形成している場合について説明する。
【００６２】
図５は、図３と同様に光検出器ＰＤと偏光ビームスプリッタＰＢＳとの間に配置された回折素子ＤＥの変形例の位置と、光検出器ＰＤにおける各光束の受光位置との関係を示す概略図であるが、理解しやすいように各光束は線で示している。本変形例では、図５（ｃ）に示すように、第２光束と第３光束の−１次回折光は回折素子ＤＥを通過して光軸から下方に遠ざかるように折れ曲がる（Ｓ２，Ｓ３）が、第１光束の１次回折光は、回折素子ＤＥを通過して光軸から上方に遠ざかるように折れ曲がっている（Ｓ１）。第１光束と第２光束の集光スポット間隔をＬ１２とし、第２光束と第３光束の集光スポット間隔をＬ２３とする。
【００６３】
ここで、第１発光部と第２発光部との間隔が基準値より大きいとした場合、図５（ａ）に示すように、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の−１次回折光が、それぞれ受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの上方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００６４】
かかる場合、図５（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに接近させるように移動させると、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の−１次回折光は略平行の状態が維持されるため（Ｓ２’、Ｓ３’）、回折素子ＤＥ移動後における第２光束と第３光束の集光スポット間隔は略一定である（Ｌ２３＝Ｌ２３’）が、第２光束及び第３光束のスポット位置は、光検出器に対して上方へと移動する。一方、第１光束の１次回折光は、受光部１２Ｒの中央に近づくようになる（Ｓ１’）と共に、回折素子ＤＥ移動後における第１光束と第２光束の集光スポット間隔はより小さくなる（Ｌ１２＞Ｌ１２’）。そこで、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤに対して相対的に移動すると共に、光検出器ＰＤを光軸直交方向（この場合には上方）に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの下方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥを光検出器ＰＤから離間させると共に、光検出器ＰＤを光軸直交方向（この場合には下方）に移動させればよい。
【００６５】
図６は、回折素子ＤＥの変形例を、光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。本例においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳとしてキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いている。また、図１に示す光ピックアップ装置の、グレーティングＧＲＴ及び光源ユニットＬＤＰと、センサレンズＳＮ、回折素子ＤＥ及び光検出器ＰＤと、の配置を入れ替えてある。また、一部の素子を省略しており、理解しやすいように各光束は線で示している。
【００６６】
図６（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２との間隔が基準値より大きいため、回折素子ＤＥを通過した第２光束と第３光束の−１次回折光が、それぞれ偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、対物レンズＯＢＪにより光ディスク（ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ）に集光され、その反射光が対物レンズＯＢＪを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、光検出器ＰＤの受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの上方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００６７】
かかる場合、図６（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥを対物レンズＯＢＪから離間させるように移動させると共に、光検出器ＰＤを光軸直交方向（この場合には上方）に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の１次回折光が受光部１２Ｒの下方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥを対物レンズＯＢＪから離間させると共に、光検出器ＰＤを光軸直交方向（この場合には下方）に移動させればよい。
【００６８】
図７は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ２は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に対し異なる点のみを説明し、共通する構成については同じ符号を付すことで説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ２は、対物光学系として、第１対物レンズＯＢＪ１と第２対物レンズＯＢＪ２とを有する。第１対物レンズＯＢＪ１と第２対物レンズＯＢＪ２とは、ホルダＨＤにより保持されており、不図示のアクチュエータにより、いずれか一方を光ピックアップ装置の光路内に挿入できるようになっている。第１対物レンズＯＢＪ１は、第１光束専用設計とされ、第２対物レンズＯＢＪ２は、第２光束及び第３光束共用設計とされている。
【００７０】
次に光ピックアップ装置ＰＵ２の動作について説明する。ＢＤ使用時には、第１対物レンズＯＢＪ１が光ピックアップ装置の光路内に挿入される。第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に第１対物レンズＯＢＪ１により集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００７１】
ＢＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第１対物レンズＯＢＪ１、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部１１Ｒ〜１３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７２】
次に、ＤＶＤ使用時には、第２対物レンズＯＢＪ２が光ピックアップ装置の光路内に挿入される。第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に第２対物レンズＯＢＪ２により集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００７３】
ＤＶＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物レンズＯＢＪ２、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７４】
次に、ＣＤ使用時には、第２対物レンズＯＢＪ２が光ピックアップ装置の光路内に挿入される。第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に第２対物レンズＯＢＪ２により集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００７５】
ＣＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び第２対物レンズＯＢＪ２、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００７６】
このように、第１対物レンズＯＢＪ１を、第１光束専用設計とし、第２対物レンズＯＢＪ２を、第２光束及び第３光束共用設計とすれば、回折素子ＤＥにおける回折効率が第３光束について低下するような場合でも、光検出器ＰＤの最低限の受光量を確保することができる。尚、第１対物レンズＯＢＪ１を、第１光束及び第２光束共用設計とし、第２対物レンズＯＢＪ２を、第３光束専用設計としても良い。
【００７７】
図８は、異なる光ディスクであるＢＤとＤＶＤとＣＤに対して適切に情報の記録及び／又は再生を行うことができる本実施の形態の光ピックアップ装置ＰＵ３の構成を概略的に示す図である。かかる光ピックアップ装置ＰＵ３は、光情報記録再生装置に搭載できる。ここでは、第１光ディスクをＢＤとし、第２光ディスクをＤＶＤとし、第３光ディスクをＣＤとする。
【００７８】
本実施の形態においては、図１の実施の形態に対して回折格子ＤＥ’と光検出器ＰＤ’とが異なる。それ以外の構成については、上述した実施の形態と共通するので、同じ符号を付すことで説明を省略する。具体的に異なる点を説明すると、本実施の形態における回折格子ＤＥ’は、第１光束が入射したときに最も光量が高い回折光として−１次回折光（第３光束に近づく方向に曲がる）を発生し、第２光束及び第３光束が入射したときに最も光量が高い回折光として０次回折光を発生する回折構造を表面に形成している。又、回折素子ＤＥは、不図示のガイドにより光軸方向に移動可能に保持されている。
【００７９】
更に光検出器ＰＤ’は、図９に示すように光軸に略直交する受光面側に、２行３列に並んだ受光部２１Ｒ〜３３Ｒを有するため、図２の構成に比べコンパクトとなっている。受光部２１Ｒ〜２３ＲはＤＶＤからの反射光を受光する第２受光部であり、受光部３１Ｒ〜３３ＲはＢＤからの反射光とＣＤからの反射光を共通して受光する第３受光部（兼第１受光部）である。受光部２２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ２ｅ、２ｃ、２ｆ、２ｄとする。又受光部２２Ｒの両側の受光部２１Ｒ、２３Ｒは分割されておらず、その受光量をそれぞれ２ｂ及び２ａとする。更に受光部３２Ｒは、上下左右に４分割され、その受光量をそれぞれ１３ｅ、１３ｃ、１３ｆ、１３ｄとする。又受光部３２Ｒの両側の受光部３１Ｒ、３３Ｒは分割されておらず、その受光量をそれぞれ１３ｂ及び１３ａとする。尚、受光部３１Ｒ、３３Ｒに集光される光束において、受光部３２Ｒに近い集光スポットはＢＤからの反射光を、受光部３２Ｒから離れた集光スポットはＣＤからの反射光を、それぞれ意味する。
【００８０】
次に光ピックアップ装置ＰＵ３の動作について説明する。第１半導体レーザＬＤ１から射出された第１光束（λ１＝４０５ｎｍ）の発散光束は、実線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．１ｍｍの保護基板を介して、ＢＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００８１】
ＢＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＢＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８２】
より具体的には、ＢＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（１３ｃ＋１３ｆ）−（１３ｅ＋１３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００８３】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（１３ａ−１３ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（１３ａ＋１３ｂ＋１３ｃ＋１３ｄ＋１３ｅ＋１３ｆ）で表される。
【００８４】
次に、第２半導体レーザＬＤ２から射出された第２光束（λ２＝６５５ｎｍ）の発散光束は、一点鎖線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ０．６ｍｍの保護基板を介して、ＤＶＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００８５】
ＤＶＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部２１Ｒ〜２３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＤＶＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００８６】
より具体的には、ＤＶＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（２ｃ＋２ｆ）−（２ｅ＋２ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００８７】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（２ａ−２ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（２ａ＋２ｂ＋２ｃ＋２ｄ＋２ｅ＋２ｆ）で表される。
【００８８】
次に、第３半導体レーザＬＤ３から射出された第３光束（λ３＝７８５ｎｍ）の発散光束は、点線で示すように、グレーティングＧＲＴを通過して３分割された後、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、コリメートレンズＣＯＬを通過し、λ／４波長板ＱＷＰにより直線偏光から円偏光に変換され、不図示の絞りによりその光束径が規制され、更に対物レンズＯＢＪにより集光された光束は、厚さ１．２ｍｍの保護基板を介して、ＣＤの情報記録面上に形成されるスポットとなる。
【００８９】
ＣＤの情報記録面上で情報ピットにより変調された反射光束は、再び対物レンズＯＢＪ、不図示の絞りを透過した後、λ／４波長板ＱＷＰにより円偏光から直線偏光に変換され、コリメートレンズＣＯＬにより収斂光束とされ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、センサレンズＳＮ及び回折素子ＤＥを通過して、３分割された光束がそれぞれ光検出器ＰＤの受光部３１Ｒ〜３３Ｒ上に収束する。そして、光検出器ＰＤの出力信号を用いて、不図示の対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングやトラッキングさせることで、ＣＤに記録された情報を読み取ることができる。
【００９０】
より具体的には、ＣＤに対してフォーカスサーボが入った状態のフォーカスエラー（ＦＥ）信号、トラッキングエラー（ＴＥ）信号及び記録マーク再生信号（ＲＦ）を観察する。例として、フォーカスサーボは非点収差法が用いられ、ＦＥ信号は（１３ｃ＋１３ｆ）−（１３ｅ＋１３ｄ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをフォーカシングさせる。
【００９１】
一方、トラッキングサーボは３ビーム法を用いることとする。３ビーム法において、ＴＥ信号は、（１３ａ−１３ｂ）によって得られるものであり、これがゼロに近づくように対物レンズ用アクチュエータにより対物レンズＯＢＪをトラッキングさせる。尚、ＲＦ信号は、各受光光量の総和であり、（１３ａ＋１３ｂ＋１３ｃ＋１３ｄ＋１３ｅ＋１３ｆ）で表される。
【００９２】
ところで、上述したように第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３は同じチップに形成され、第１半導体レーザＬＤ１は、それとは異なるチップに形成されているので、光源ユニットＬＤＰに組み付ける際に、第１半導体レーザＬＤ１と、第２半導体レーザＬＤ２及び第３半導体レーザＬＤ３との間隔にバラツキが生じる。一方、光検出器ＰＤ’の受光部２１Ｒ〜３３Ｒは、相対位置をずらすことができない。従って、半導体レーザの間隔が許容誤差を超えると、各光束を受光部２１Ｒ〜３３Ｒに適切に受光させることができなくなる。そこで、本実施の形態では、以下のようにして、かかる問題を解決している。
【００９３】
図１０は、回折素子ＤＥ’の位置と、光検出器ＰＤ’における各光束の受光位置との関係を示す概略図であるが、理解しやすいように各光束は線で示している。
【００９４】
図１０（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザと第２半導体レーザとの間隔が基準値より大きく、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３が、それぞれ受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの下方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００９５】
かかる場合、図１０（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’に接近させるように移動させると、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３の光路は変わらないのに対し、第１光束の−１次回折光Ｂ１は、受光部３２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’に対して相対的に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの上方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’から離間させるように移動させればよい。
【００９６】
図１１は、回折素子ＤＥ’を、別な位置として光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。本例においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳとしてキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いている。また、図８に示す光ピックアップ装置の、グレーティングＧＲＴ及び光源ユニットＬＤＰと、センサレンズＳＮ、回折素子ＤＥ及び光検出器ＰＤと、の配置を入れ替えてある。また、一部の素子を省略しており、理解しやすいように各光束は線で示している。
【００９７】
図１１（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２との間隔が基準値より大きいため、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３が、それぞれ偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、対物レンズＯＢＪにより光ディスク（ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ）に集光され、その反射光が対物レンズＯＢＪを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、光検出器ＰＤの受光部２２Ｒ、３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの下方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【００９８】
かかる場合、図１１（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪから離間させるように移動させると、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３の光路は変わらないのに対し、第１光束の−１次回折光Ｂ１は、受光部３２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪに対して相対的に移動することで、全ての光束をそれぞれ受光部に適切に集光することができるのである。尚、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの上方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪに接近させるように移動させればよい。
【００９９】
以上の実施の形態では、第３受光部で第１光束及び第３光束を共通に受光するようにしたが、第２受光部で第１光束及び第２光束を共通に受光するようにしてもよい。又、共通に用いない受光部においては、上述の実施の形態のようにＤＰＰ法でトラッキングサーボを行っても良い。更に、回折素子ＤＥ’に第２光束と第３光束を入射させたとき、０次以外（但しｎ≠ｍ）の回折光を発生させても良い。
【０１００】
さらに、第１受光部、第２受光部及び第３受光部を共通の受光部とすることもできる。
【０１０１】
図１２は、第１受光部、第２受光部及び第３受光部を共通の受光部３２Ｒで兼用する場合の、回折素子ＤＥ’の位置と、光検出器ＰＤ’における各光束の受光位置との関係を示す概略図である。図１２においては、図１０に示す配置に加え、回折素子ＤＥ’の光源側に、λ２の第２光束のみを回折させる光学素子ＤＥ”を配置してある。
【０１０２】
図１２（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザと第２半導体レーザとの間隔が基準値より大きいため、光学素子ＤＥ”及び回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３が、それぞれ受光部３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの下方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【０１０３】
かかる場合、図１２（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’に接近させるように移動させると、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３の光路は変わらないのに対し、第１光束の−１次回折光Ｂ１は、受光部３２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’に対して相対的に移動することで、全ての光束を受光部３２Ｒに適切に集光することができるのである。尚、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの上方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥ’を光検出器ＰＤ’から離間させるように移動させればよい。
【０１０４】
図１３は、回折素子ＤＥ’を、別な位置として光源ユニットＬＤＰと対物レンズＯＢＪとの間に配置した光ピックアップ装置の概略図である。図１３においては、図１１に示す配置に加え、光検出器ＰＤ’と偏光ビームスプリッタＰＢＳの間に、λ２の第２光束のみを回折させる光学素子ＤＥ”を配置してある。本例においては、偏光ビームスプリッタＰＢＳをキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いている。また、図８に示す光ピックアップ装置とは、グレーティングＧＲＴ及び光源ユニットＬＤＰと、センサレンズＳＮ、回折素子ＤＥ及び光検出器ＰＤと、の配置を入れ替えたものである。また、一部の素子を省略しており、理解しやすいように各光束は線で示している。
【０１０５】
図１３（ａ）に示す状態では、第１半導体レーザＬＤ１と第２半導体レーザＬＤ２との間隔が基準値より大きくなっているため、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３が、それぞれ偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過し、対物レンズＯＢＪにより光ディスク（ＢＤ／ＤＶＤ／ＣＤ）に集光され、その反射光が対物レンズＯＢＪを通過し、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射され、光検出器ＰＤの受光部３２Ｒの中央に位置するように光学系をセットすると、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの下方に集光してしまい、不適切な信号が出力される恐れがある。
【０１０６】
かかる場合、図１３（ｂ）に示すように、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪから離間させるように移動させると、回折素子ＤＥ’を通過した第２光束と第３光束の０次回折光Ｂ２，Ｂ３の光路は変わらないのに対し、第１光束の−１次回折光Ｂ１は、受光部３２Ｒの中央に近づくようになる。即ち、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪに対して相対的に移動することで、全ての光束を受光部３２Ｒに適切に集光することができるのである。尚、第１光束の−１次回折光Ｂ１が受光部３２Ｒの上方に集光してしまう場合には、回折素子ＤＥ’を対物レンズＯＢＪに接近させるように移動させればよい。
【０１０７】
（実施例）
以下、上述した実施の形態に用いることができる実施例について説明する。表１に実施例のデータを示す。実施例の回折素子は、表１に示すように、ストレートな４段の階段状回折構造を平行平板に形成したものである。表１の例に示すように、階段状回折構造に入射した入射光に対して同方向に出射する光束を０次回折光としたときに、この０次回折光に対して、階段状回折構造の段差がシフトしてゆく方向（表の例で右側）に曲げられた出射光束を正の（＋）次数回折光とし、逆側（表の例で左側）に曲げられた出射光束を負の（−）次数回折光とする。ここで、１段の光軸方向段差量Ｄは、Ｎ１を素材の屈折率とし、Ｎ２を空気の屈折率としたときに、Ｄ＝ｄｏｒ×λ１（Ｎ１−Ｎ２）で表される。但しｄｏｒ＝８．２５とした。横方向のピッチは所望する出射角に応じて任意に変更できる。かかる実施例によれば、波長λ１の光束が入射した場合、１次回折光が最も強度が高くなり、波長λ２，λ３の光束が入射した場合、０次回折光が最も強度が高くなる。
【０１０８】
【表１】
2011021474.tif 000003
【符号の説明】
【０１０９】
ＣＯＬ  コリメートレンズ
ＤＥ  回折素子
ＧＲＴ  グレーティング
ＨＤ  ホルダ
ＬＤ１  第１半導体レーザ
ＬＤ２  第２半導体レーザ
ＬＤ３  第３半導体レーザ
ＬＤＰ  光源ユニット
ＯＢＪ  対物レンズ
ＯＢＪ１  第１対物レンズ
ＯＢＪ２  第２対物レンズ
ＰＢＳ  偏光ビームスプリッタ
ＰＤ  光検出器
ＰＵ１  光ピックアップ装置
ＰＵ２  光ピックアップ装置
ＰＵ３  光ピックアップ装置
ＱＷＰ  λ／４波長板
ＳＮ  センサレンズ
【図１０】
2011021474.tif 000004
【図１１】
2011021474.tif 000005
【図１２】
2011021474.tif 000006
【図１３】
2011021474.tif 000007
【図１】
2011021474.tif 000008
【図２】
2011021474.tif 000009
【図３】
2011021474.tif 000010
【図４】
2011021474.tif 000011
【図５】
2011021474.tif 000012
【図６】
2011021474.tif 000013
【図７】
2011021474.tif 000014
【図８】
2011021474.tif 000015
【図９】
2011021474.tif 000016
【国際調査報告】
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2011021474.tif 000018
2011021474.tif 000019
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